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密歇根大学开发“无负极”锂金属电池 容量更高/成本更低

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58京牌 锂金属电池的容量是现有标准锂离子电池的两倍,而且可以利用当前电池制造系统生产,但使用液态电解质的锂金属电池存在锂枝晶生长问题,有可能迅速出现热失控现象。,为了解决这一问题,密歇根大学机械工程系的Jeff Sakamoto副教授及其团队曾开发一种名为Li7La3Zr2O12(LLZO)固态电解质,以用于电池中。

(图片来源:umich)

然而,在生产锂金属固态电池时,锂金属反应性强、性能弱,很难与固体电解质结合在一起,尤其是在使用最先进的制造设备时。密歇根大学的研究团队采用无负极设计,用铜制成的金属箔取代负极,让电池基本可以自行组装。其原理是利用普通正极材料中的锂。当电池首次充电时,电池正极一侧的锂离子被提取并输送到负极侧,有效地合成锂金属负极。Sakamoto表示:“我们可以利用电化学技术,让电池自己‘制造’锂金属负极。”

目前研究显示,这种电池经过50次循环后,仍能保持稳定性能,并表现出“高库仑效率”。由此可以看出,电子移动时未发生任何寄生反应,比如形成锂细丝。

据介绍,经过50次循环后,电池会出现“容量衰减”,但效率没有减退。研究人员认为,问题出在复合正极上。如果能改善正极性能,电池可以具有更高的能量密度,避免热失控风险,而且更易于生产。这将有助于减轻重量,或者提升续航里程。

这种生产方法不使用负极,因此制造成本更低。此外,现有的锂离子电池制造方法就可实现这种工艺,因此制造商可不必完全更新其设备。Sakamoto称:“我们希望通过此项研究大幅降低电池成本,使电动汽车的生产成本不高于内燃机汽车,从而推动其发展。”另外,这项技术有助于缓解电动汽车充电站数量不足带来的隐患。

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